DE4036283A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung von zylinderschleifmaschinen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur steuerung von zylinderschleifmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steuerung einer Zylinderschleifmaschine, insbesondere
eines langen Zylinders von verhältnismäßig kleinem
Durchmesser.
Um ein schlankes, zylindrisches Werkstück mit hoher
Genauigkeit zu bearbeiten, ist es erforderlich, die
Schleifmaschine derart zu steuern, daß eine Achse, die
einen Spindelstock und einen Reitstock miteinander
verbindet, die dazu verwendet werden, die beiden Enden des
Werkstückes zu halten, parallel zur Bewegungsrichtung
eines Schleifrades oder des zylindrischen Werkstückes ist.
Eine Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung, die mit
Auflageelementen zum Erfassen des zylindrischen
Werkstückes ausgestattet ist, ist an einer einem
Schleifrad gegenüberliegenden Position vorgesehen, um die
Durchbiegung des Zwischenabschnittes des zylindrischen
Werkstückes zu verhindern, die eine Durchbiegung oder eine
Schwingung des Schleifrades verursacht.
Bisher wurden die Einstellungen der Parallelstellung der
Achsen und der Auflagenelemente der
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung von Hand
vorgenommen. Jedoch wurde in den letzten Jahren die
Automatisierung der Werkstückhaltevorrichtung entwickelt,
im Hinblick auf das Erfordernis der Automatisierung der
Schleifmaschine. Wie beispielsweise in der JP-OS 5761/1987
offenbart ist, wurde eine Schleifmaschine vorgeschlagen,
die eine Werkstückhaltevorrichtung mit einer
Größenmeßvorrichtung umfaßt, die den Durchmesser des
zylindrischen Werkstückes abmißt, um den Anlagezustand
der Auflageelemente der
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung gegen das
zylindrische Werkstück zu erfassen.
Wie vorstehend erläutert, wurde bei einer bekannten
Schleifmaschine, die mit einer Werkstückhaltevorrichtung
ausgestattet ist, eine Größenmeßvorrichtung vorgesehen,
um den Anlagezustand der Auflageelemente der
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung gegen ein
zylindrisches Werkstück zu erfassen, um einen nicht
zufriedenstellenden Haltezustand der
Werkstückhaltevorrichtung zu verhindern und eine genaue
Betriebsweise der Werkstückhaltevorrichtung zu
gewährleisten.
Die Längsachse des zylindrischen Werkstückes neigt dazu,
nicht-parallel mit der Bewegungsrichtung des zylindrischen
Werkstückes oder dessen Achse zu werden, bedingt durch die
Durchbiegung des mittigen Abschnittes, besonders eines
zylindrischen Werkstückes von verhältnismäßig kleinem
Durchmesser, womit die Bearbeitungsgenauigkeit sich
verringert, wobei die Durchbiegung durch den von den
Auflageelementen ausgeübten Andruck verursacht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues
Steuerverfahren und eine Vorrichtung zum genauen Schleifen
eines zylindrischen Werkstückes durch automatische
Steuerung der Vorschubgröße des Schleifrades zu schaffen,
selbst wenn sich das zylindrische Werkstück durchbiegt
oder eine Achse, die einen Spindelstock und einen
Reitstock verbindet, nicht-parallel zur Achse des
Schleifrades oder der Bewegungsrichtung des zylindrischen
Werkstückes wird.
Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist
es, ein neues Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung
einer Schleifmaschine für ein zylindrisches Element zu
schaffen, die die Auflageelemente einer
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung veranlassen kann,
das zylindrische Werkstück optimal zu erfassen, um das
zylindrische Werkstück genau zu schleifen, ohne daß eine
Durchbiegung und Schwingung des Werkstückes während des
Schleifens verursacht wird.
Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neues
Steuerverfahren und eine Vorrichtung einer Schleifmaschine
für ein zylindrisches Werkstück zu schaffen, das einen
Korrekturschleifvorgang in solcher Weise durchführen kann,
daß der Durchmesser des geschliffenen Werkstückes
innerhalb eines zulässigen Bereiches liegt, womit ein
Schleifvorgang mit hoher Genauigkeit bewirkt wird.
Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist
es, ein Steuerverfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung
einer Schleifmaschine zum Schleifen eines schlanken,
zylindrischen Werkstückes zu schaffen, die die
Durchbiegung des Werkstückes verhindern kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung betrifft diese ein
Verfahren zur Steuerung einer Zylinderschleifmaschine, mit
einem Schleifrad-Haltetisch, der drehbar ein Schleifrad
zum Schleifen eines zylindrischen Werkstückes aufnimmt,
eine Einrichtung zum Vorschub des Schleifrad-Haltetisches
in einer senkrecht zu einer Achse des zylindrischen
Werkstückes liegenden Richtung, und eine Einrichtung zur
Relativbewegung des zylindrischen Werkstückes und des
Schleifrades in ihren axialen Richtungen, sowie eine
Werkstückdurchmesser-Meßvorrichtung. Das Verfahren ist
dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte umfaßt:
Messung eines Durchmessers des zylindrischen Werkstückes;
Berechnung der Durchmesser des Werkstückes an jeweiligen Positionen längs einer Achse des Werkstückes im Einklang mit Positionssignalen an den jeweiligen Positionen längs der Achse des Werkstückes und einem Durchmessersignal aus der Durchmesser-Meßvorrichtung;
Steuerung einer Vorschubgröße des Schleifrad-Haltetisches in solcher Weise, daß Durchmesserfehler des Werkstückes an den jeweiligen Positionen geringer als ein zulässiger Wert bleiben;
Unterdrückung der Durchbiegung des Werkstückes, und Einstellung einer Andruckkraft, die am zylindrischen Werkstück durch eine Werkstückerfassungsvorrichtung ausgeübt wird.
Messung eines Durchmessers des zylindrischen Werkstückes;
Berechnung der Durchmesser des Werkstückes an jeweiligen Positionen längs einer Achse des Werkstückes im Einklang mit Positionssignalen an den jeweiligen Positionen längs der Achse des Werkstückes und einem Durchmessersignal aus der Durchmesser-Meßvorrichtung;
Steuerung einer Vorschubgröße des Schleifrad-Haltetisches in solcher Weise, daß Durchmesserfehler des Werkstückes an den jeweiligen Positionen geringer als ein zulässiger Wert bleiben;
Unterdrückung der Durchbiegung des Werkstückes, und Einstellung einer Andruckkraft, die am zylindrischen Werkstück durch eine Werkstückerfassungsvorrichtung ausgeübt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese
eine Steuervorrichtung einer Zylinderschleifmaschine, mit
einem Schleifrad-Haltetisch, der drehbar ein Schleifrad
zum Schleifen eines zylindrischen Werkstückes aufnimmt;
eine Vorrichtung zum Vorschub des Schleifrad-Haltetisches in einer zur Achse des zylindrischen Werkstückes senkrechten Richtung; und
eine Vorrichtung zur Relativbewegung des zylindrischen Werkstückes und des Schleifrades in ihren axialen Richtungen. Die Steuervorrichtung ist gekennzeichnet durch:
eine Vorrichtung zum Messen eines Durchmessers des zylindrischen Werkstückes;
ferner die Vorrichtung zur Relativbewegung des zylindrischen Werkstückes und des Schleifrades eine Vorrichtung umfaßt, die mit der Schleifradvorschubvorrichtung verbunden ist, sowie mit der Durchmesser-Meßvorrichtung zur Berechnung von Durchmessern des Werkstückes an jeweiligen Positionen längs der Werkstückachse in Einklang mit Positionssignalen, die von der Vorrichtung zur Relativbewegung an jeweiligen axialen Positionen des Werkstückes ausgegeben werden, sowie in Einklang mit einem Durchmessersignal, das von der Durchmesser-Meßvorrichtung ausgegeben wird;
ein Steuergerät zur Steuerung der Vorrichtung zur Relativbewegung und einer Vorschubgröße des Schleifrad-Haltetisches in solcher Weise, daß Durchmesserfehler des Werkstückes an den jeweiligen Positionen geringer als ein zulässiger Wert sind;
eine Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung, die an einer Seite angebracht ist, die dem Schleifrad-Haltetisch gegenüberliegt und Anlageelemente umfaßt, die das zylindrische Werkstück an seinen beiden Seiten umfassen;
und eine Steuereinheit, die mit der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung verbunden ist, um eine Anlagekraft der Anlagevorrichtung einzustellen.
eine Vorrichtung zum Vorschub des Schleifrad-Haltetisches in einer zur Achse des zylindrischen Werkstückes senkrechten Richtung; und
eine Vorrichtung zur Relativbewegung des zylindrischen Werkstückes und des Schleifrades in ihren axialen Richtungen. Die Steuervorrichtung ist gekennzeichnet durch:
eine Vorrichtung zum Messen eines Durchmessers des zylindrischen Werkstückes;
ferner die Vorrichtung zur Relativbewegung des zylindrischen Werkstückes und des Schleifrades eine Vorrichtung umfaßt, die mit der Schleifradvorschubvorrichtung verbunden ist, sowie mit der Durchmesser-Meßvorrichtung zur Berechnung von Durchmessern des Werkstückes an jeweiligen Positionen längs der Werkstückachse in Einklang mit Positionssignalen, die von der Vorrichtung zur Relativbewegung an jeweiligen axialen Positionen des Werkstückes ausgegeben werden, sowie in Einklang mit einem Durchmessersignal, das von der Durchmesser-Meßvorrichtung ausgegeben wird;
ein Steuergerät zur Steuerung der Vorrichtung zur Relativbewegung und einer Vorschubgröße des Schleifrad-Haltetisches in solcher Weise, daß Durchmesserfehler des Werkstückes an den jeweiligen Positionen geringer als ein zulässiger Wert sind;
eine Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung, die an einer Seite angebracht ist, die dem Schleifrad-Haltetisch gegenüberliegt und Anlageelemente umfaßt, die das zylindrische Werkstück an seinen beiden Seiten umfassen;
und eine Steuereinheit, die mit der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung verbunden ist, um eine Anlagekraft der Anlagevorrichtung einzustellen.
In den anliegenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise
in Blockdarstellung, eines Schleifwerkzeuges
und seiner Steuervorrichtung gemäß der
Erfindung;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines
Ausführungsbeispiels einer selbsttätigen
Durchmesser-Meßvorrichtung;
Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt,
eines Ausführungsbeispiels einer
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung;
Fig. 4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Steuervorrichtung;
Fig. 5 eine Ablaufdarstellung, die die
Schleifstufen des Schleifwerkzeuges
darstellt;
Fig. 6 eine Seitenansicht ähnlich der Fig. 1, die
eine weitere Ausführungsform der Erfindung
angibt;
Fig. 7 eine teilweise geschnittene Darstellung, die
die Betriebsvorgänge der automatischen
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung und
eines Berührungssensors angibt;
Fig. 8 ein Blockschaltbild einer abgeänderten
Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Steuervorrichtung; und
Fig. 9 eine Ablaufdarstellung, die die
Schleifstufen des Schleifwerkzeuges angibt,
das durch eine abgeänderte, in Fig. 8
gezeigte Steuervorrichtung gesteuert wird.
Es wird auf die Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bezug genommen.
Das in Fig. 1 gezeigte Schleifwerkzeug umfaßt einen
Arbeitstisch (1), auf dem ein Spindelstock (12) und ein
Reitstock (13) befestigt sind, die dazu dienen, die
einander gegenüberliegenden Enden eines zylindrischen
Werkstückes (W) zu halten. Der Arbeitstisch (11) ist auf
einem Maschinenbett (14) befestigt, und auf diesem in
einer Richtung parallel zu einer Achse verschiebbar, die
die Spindel (12a) des Spindelstockes (12) und die Spindel
(13a) des Reitstockes (13) verbindet. Die Verschiebung des
Arbeitstisches (11) wird durch eine
Arbeitstisch-Verschiebevorrichtung bewirkt, die eine am
Maschinenbett (14) befestigte Kugelumlaufspindel (15)
umfaßt, einen Servomotor (16) zum Verschieben des
Arbeitstisches und zur Drehung der Kugelumlaufspindel
(15), und eine Mutter (17), die in Eingriff mit der
Kugelumlaufspindel steht.
Ein Schleifrad (19) wird drehbar von einem Tisch (18)
gehalten, der am Maschinenbett (21) so befestigt ist, daß
er das Schleifrad (19) in einer Richtung senkrecht zur
Achse des zylindrischen Werkstückes bewegt. Wie der
Arbeitstisch (11) wird der Schleifrad-Haltetisch (18)
ebenfalls durch eine Kugelumlaufspindel (22), einen
Vorschubservomotor (23) für den Schleifrad-Haltetisch zur
Drehung der Kugelumlaufspindel (22) und eine Mutter (24)
bewegt.
Eine Durchmesser-Meßvorrichtung (30) zum Messen des
Durchmessers des zylindrischen Werkstückes (W) ist neben
dem Schleifrad-Haltetisch (18) angeordnet. Gemäß Fig. 2
wird die Durchmesser-Meßvorrichtung (30) durch eine
Meßeinheit gebildet, die einen oberen Sensor (31a)
umfaßt, der am oberen Umfang des zylindrischen
Werkstückes (W) anliegt und einen unteren Sensor (31b),
der am unteren Umfang des Werkstückes (W) anliegt, sowie
eine Sensorantriebseinheit zur Bewegung des unteren
Sensors (31b) in vertikaler Richtung in Einklang mit dem
Durchmesser des Werkstückes (W). Die Sensorantriebseinheit
besteht aus einem mit dem unteren Sensor verbundenen
Kolben (32) und einem Antriebselement (33) zum Antrieb des
Kolbens (32) in vertikaler Richtung.
Die Meßeinheit und die Sensorantriebseinheit werden durch
eine Trägereinheit (34) gehalten, die verschiebbar auf
einer Trägeranordnung (35) befestigt ist, die nahe am
Schleifrad-Haltetisch (18) angeordnet ist, wobei die
Trägereinheit in einer Richtung senkrecht zur Achse des
zylindrischen Werkstückes (W) verschiebbar ist. Ein
Öldruckzylinder (36) ist zur Hin- und Herbewegung der
Trägereinheit (34) vorgesehen.
Beiderseits des zylindrischen Werkstückes (W) sind der
Schleifrad-Haltetisch (18) und die
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) vorgesehen,
die eine Anzahl Anlageelemente umfaßt, die gegen die
Außenfläche des Werkstückes (W) anliegen. Gemäß Fig. 3
umfaßt die Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40)
horizontale Anlageelemente (41a), die sich, bezogen auf
das Werkstück (W), auf der dem Schleifrad (19)
gegenüberliegenden Seite befinden, und vertikale
Anlageelemente (41b), die in Anlage mit der unteren
Umfangsfläche des Werkstückes (W) stehen. Jedes der
horizontalen Anlageelemente (41a) ist an einem
verschiebbaren Block (42) befestigt, der mit einer nicht
dargestellten Gewindeöffnung versehen ist. Der
verschiebbare Block (42) wird von einer Halteanordnung
(43) gehalten und ist in horizontaler Richtung
verschiebbar, und eine Gewindespindel (44) ist in die
Gewindeöffnung eingeführt. Die Gewindespindel (44) wird
durch einen horizontalen Schaltmotor (45) angetrieben.
Jedes der vertikalen Anlageelemente (41b) ist an einem
Ende eines Schwinghebels (46) befestigt, der von der
Halteanordnung (43) getragen wird und in Vertikalrichtung
verschwenkbar ist. Das untere Ende einer vertikalen
Gewindespindle (47) erfaßt das andere Ende des
Schwinghebels (46) und verschwenkt diesen in
Vertikalrichtung infolge der Vertikalbewegung der
Gewindespindel (47). Das obere Ende der Gewindespindel
(47) ist in eine Gewindeöffnung (48) eines drehbaren
Blocks (49) eingeschraubt, der durch einen vertikalen
Schaltmotor (51) angetrieben und drehbar von der
Halteanordnung (43) gehalten wird.
Eine Anzahl Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtungen (40),
die in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaut sind,
sind in Abstand voneinander längs der Erstreckung des
zylindrischen Werkstückes (W) angeordnet.
Der Servomotor (16) zum Antrieb des Arbeitstisches, der
Vorschubservomotor (23) für den Schleifrad-Haltetisch, das
Antriebselement (33) der Durchmesser-Meßvorrichtung (30),
der horizontale Schaltmotor (45) und der vertikale
Schaltmotor (51) der
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung werden durch eine
Steuervorrichtung (60) gesteuert, beispielsweise durch ein
rechnergestütztes numerisches Steuersystem (CNC).
Der Aufbau der Steuervorrichtung (60) wird durch das
Blockschaltbild gemäß Fig. 4 dargestellt. Wie gezeigt,
umfaßt die Steuervorrichtung (60) eine
Meßwert-Eingabevorrichtung (61), in die die Meßwerte des
Durchmessers des zylindrischen Werkstückes (W) längs
dessen Axialrichtung eingegeben werden. Die
Meßwert-Eingabevorrichtung (61) ist mit der
Durchmesser-Meßvorrichtung (30) und dem Steuergerät für
den Arbeitstisch-Antriebsmotor (16) verbunden. Somit wird
die Meßwert-Eingabevorrichtung (61) mit dem gemessenen
Durchmesserwert aus der Durchmesser-Meßvorrichtung (30)
beschickt, sowie mit einem Positionssignal, das die
Position des Arbeitstisches (11) aus dem Steuergerät für
den Arbeitstisch-Antriebsmotor darstellt, oder anders
ausgedrückt, dem Positionssignal des zylindrischen
Werkstückes (W).
Die gemessenen Durchmesserwerte längs der Axialrichtung
des Werkstückes (W), die der Meßwert-Eingabevorrichtung
(61) eingegeben wurden, werden in einer
Speichervorrichtung (63) gespeichert.
Die Steuervorrichtung (60) umfaßt eine Zentraleinheit
(CPU) (64), die die gemessenen, in der Speichervorrichtung
(63) gespeicherten Durchmesserwerte vergleicht, zwecks
Beurteilung, ob der Unterschied zwischen Maximum- und
Minimumdurchmesser in einem zulässigen Bereich liegt.
Ferner ist eine Korrekturwert-Berechnungseinheit (65)
vorhanden, die Korrekturschleifgrößen an jeweiligen
axialen Positionen des Werkstückes (W) berechnet, wenn der
Maximalwert und der Minimalwert des Werkstückdurchmessers
außerhalb des zulässigen Bereiches liegen.
Die Korrekturwert-Berechnungseinheit (65) ist mit einem
Steuergerät (66) für den Schleifrad-Antriebsmotor
verbunden, das den Schleifrad-Antriebsmotor (23) steuert,
um ihm ein Steuersignal zuzuführen, so daß er einen
gewünschten Korrekturschleifvorgang durchführt.
Die Steuervorrichtung umfaßt ferner eine Steuereinheit
(67), die mit der Zentraleinheit (64) verbunden ist, um
den Anlagedruck der Anlageelemente (41a, 41b) der
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) zu steuern.
Der Betrieb der Steuervorrichtung (60) wird nun unter
Bezugnahme auf eine in Fig. 5 angegebene Ablaufdarstellung
beschrieben. Wird ein nicht dargestellter
Betätigungsschalter der Zylinderschleifmaschine
eingeschaltet, so erhalten der horizontale Schaltmotor
(45) und der vertikale Schaltmotor (51) der
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) Strom, um das
horizontale Anlageelement (41a) und das vertikale
Anlageelement (41b) in der Stufe (S1) mit konstantem
Andruck gegen das zylindrische Werkstück (W) zu drücken.
Anschließend beginnt in der Stufe (S2) der
Schleifvorgang, während die Durchbiegung des Werkstückes
(W) unterdrückt und das Schleifrad (19) in Umlauf versetzt
wird. Während des Schleifvorganges verringert sich der
Durchmesser des zylindrischen Werkstückes (W) allmählich,
so daß es erforderlich ist, den Druck der Andruckelemente
(41a, 41b) einzustellen, um den Kontaktdruck auf einem
konstanten Wert zu halten (Stufe 3). Gemäß einem
Verfahren zur Einstellung des Anlagedrucks der
Anlageelemente (41a, 41b) werden der horizontale und der
vertikale Schaltmotor (45, 51) gesteuert, bis das
Drehmoment dieser Schaltmotoren voreingestellte Werte
erreicht. Falls eine Anzahl Anlageelemente (41a, 41b)
längs der Axialrichtung des Werkstückes (W) vorgesehen
ist, wird der Anlagedruck der Anlageelemente (41a, 41b)
aufeinanderfolgend in Einklang mit der axialen Position
des Schleifrades (19) eingestellt, um den Anlagedruck auf
einem konstanten Wert zu halten.
Der Schleifvorgang wird, ausgehend von einem
Grobschleifen, zu einem Fein- oder Endschleifen
durchgeführt und in der Stufe (4) beendet. Nach Beendigung
des Schleifvorganges wird das Schleifrad (19) in der Stufe
(S5) vom Werkstück zurückgezogen. Anschließend wird der
Öldruckzylinder (36) der Durchmesser-Meßvorrichtung
betätigt, um die Trägereinheit (34) gegen das zylindrische
Werkstück (W) zu bewegen, damit der obere und untere
Sensor (31a, 31b) veranlaßt werden, zwischen sich das
Werkstück (W) festzuklemmen. Der Durchmesser des
Werkstückes (W) kann in der Stufe (S6) mittels der
Bewegungsgröße des Antriebselementes (33) gemessen
werden, die erforderlich ist, um den oberen und unteren
Sensor (31a, 31b) zu bewegen, bis diese Sensoren gegen den
oberen und unteren Umfang des Werkstückes (W) anliegen.
Die Durchmessermessung erfolgt an vielen Punkten längs der
Achse des Werkstückes (W), während der Arbeitstisch (11)
und die Durchmesser-Meßvorrichtung (30) relativ
zueinander in Axialrichtung bewegt werden, und die
gemessenen Durchmesserwerte der jeweiligen Punkte werden
in der Speichervorrichtung (63) gespeichert.
Die in der Speichervorrichtung (63) gespeicherten,
gemessenen Durchmesserwerte werden miteinander in der
Zentraleinheit (64) verglichen und in der Stufe (S7) wird
beurteilt, ob der Unterschied zwischen dem Maximum- und
Minimumdurchmesser in einem zulässigen Bereich liegt.
Liegt der Unterschied zwischen den Durchmessern nicht in
dem zulässigen Bereich, so kann ein Zylinder mit einem
gewünschten Durchmesser nicht erhalten werden, was
bedeutet, daß eine Schleifkorrektur erforderlich ist.
In diesem Falle werden die gemessenen Durchmesser an den
jeweiligen Punkten miteinander verglichen, um in der Stufe
(S8) den Mindestdurchmesser (Dmin) zu erhalten. Dann
werden in der Stufe (S9) Schleifkorrekturwerte an
jeweiligen axialen Punkten durch die
Korrekturwert-Berechnungseinheit (65) berechnet. Die
Berechnung dieser Korrekturwerte erfolgt unter Verwendung
nachfolgender Gleichung:
mit
an: Schleifkorrekturwert
Dn: Durchmesser bei einer Position n in Axialrichtung
Dn: Durchmesser bei einer Position n in Axialrichtung
Der berechnete Korrekturwert wird dem Steuergerät (66) für
den Schleifrad-Antriebsmotor zugeführt, um den
Schleifvorgang zu korrigieren, während das Schleifrad (19)
in der Stufe (S10) durch den Antriebsmotor (23) in axialer
Richtung bewegt wird.
Nach Korrektur des Schleifvorganges wird der Durchmesser
erneut gemessen. Wurde der Durchmesserunterschied so
verringert, daß er im zulässigen Bereich liegt, so ist
der Schleifzyklus beendet.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist gemäß dieser
Ausführungsform die Durchmesser-Meßvorrichtung (30)
vorgesehen, um den Durchmesser des geschliffenen
Werkstückes an verschiedenen Stehlen in Axialrichtung des
zylindrischen Werkstückes zu messen und ein
Korrekturschleifen derart durchzuführen, daß der
Durchmesserunterschied sich verkleinert und im zulässigen
Bereich liegt. Aus diesem Grund können, selbst wenn die
Achse des Werkstückes (W) und die axiale Bewegungsrichtung
des Schleifrades oder des Arbeitstisches infolge eines
ungenügenden Kontaktes nicht parallel sind, d. h. bei einer
exzentrischen Halterung des Werkstückes durch Spindelstock
und Reitstock, genau geschliffene Zylinder erhalten werden.
Da es möglich ist, die Anlageelemente (41a, 41b) der
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung während des
Schleifvorganges in Einklang mit der Vorschubgröße des
Schleifrades (19) zu bewegen und einzustellen, ist es
möglich, die Anlageelemente (41a, 41b) immer mit
konstantem Druck gegen das Werkstück (W) zu pressen, womit
kleine Schwingungen während des Schleifvorganges wirksam
verhindert werden.
Bei der vorstehenden Ausführungsform wurde der
Schleifradtisch (18) bezüglich der Axialrichtung des
Werkstückes (W) stationär gehalten und das Werkstück wurde
durch die Bewegung des Arbeitstisches (11) in
Axialrichtung bewegt. Es ist jedoch möglich, das Werkstück
ohne Bewegung in Axialrichtung zu halten und den
Schleifrad-Haltetisch (18) in Axialrichtung zu bewegen.
Bei einer derartigen Abänderung sind der Arbeitstisch (11)
und der Arbeitstisch-Antriebsmotor (16) nicht erforderlich
und es ist lediglich notwendig, den Schleifrad-Haltetisch
(18) parallel zur Achse des zylindrischen Werkstückes (W)
zu bewegen.
Obgleich ein spezifischer Aufbau der
Durchmesser-Meßvorrichtung gemäß Fig. 2 gezeigt wurde,
kann jeder Aufbau verwendet werden, solange er sich zur
Messung des Durchmessers des zylindrischen Werkstückes an
verschiedenen Positionen in Axialrichtung desselben eignet.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der
Erfindung. In diesen Figuren bezeichnen die Bezugszeichen
die gleichen, in der ersten Ausführungsform angegebenen
Elemente. Bei dieser Abänderung ist ein Berührungssensor
(70) vorgesehen, um die Anlage des horizontalen
Anlageelemente (41a) (siehe Fig. 3) der
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) gegen das
zylindrische Werkstück (W) zu erfassen. Insbesondere
umfaßt gemäß Fig. 7 die Berührungssensoranordnung (70)
einen Berührungssensor (71), der gegen den Umfang des
Werkstückes (W) an einer Seite anliegt, die
entgegengesetzt zu der Seite liegt, an welcher das
horizontale Anlageelement (41a) am Umfang des Werkstückes
anliegt. Der Berührungssensor (71) wird vom Ende eines
stabförmigen Halterahmens (72) gehalten und ein Servomotor
(73) ist mit dem anderen Ende des Halterahmens (72) zur
Bewegung des Berührungssensors verbunden. Der Zweck des
Servomotors (73) ist es, den Halterahmen in Längsrichtung
zu bewegen und er ist an einer geneigten oberen Halterung
(74) des Schleifrad-Haltetisches (18) befestigt.
Bei dieser abgeänderten Ausführungsform ist die
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) an der axialen
Mitte des zylindrischen Werkstückes (W) vorgesehen.
Der Arbeitstisch-Antriebsmotor (16), der
Schleifrad-Antriebsmotor (23), der Berührungssensor (71),
der Servomotor (73) und die Servomotoren (45, 51) der
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) sind mit einer
Steuervorrichtung (80), beispielsweise einer
rechnergestützten numerischen Steuervorrichtung, verbunden.
Wie im Blockschaltbild der Fig. 8 dargestellt ist, umfaßt
die Steuervorrichtung (80) eine
Berührungssensor-Steuereinheit (81), die den Servomotor
(73) der Berührungssensoranordnung (70) steuert, und eine
Durchbiegung-Unterdrückungssteuereinheit (82), die den
Vorschub der Anlageelemente (42a, 41b) der
Schwingungsunterdrückungsanordnung (40) steuert. Diese
Steuereinheiten (81, 82) sind an die Zentraleinheit (83)
angeschlossen, die mit der Steuereinheit (85) für den
Arbeitstisch-Antriebsmotor und der Steuereinheit (86) für
den Schleifrad-Antriebsmotor in gleicher Weise wie bei der
ersten Ausführungsform verbunden ist. Die
Steuervorrichtung (80) umfaßt ferner eine mit der
Zentraleinheit (83) verbundene Speichervorrichtung (84).
Der Betrieb dieser abgeänderten Ausführungsform wird
nunmehr unter Bezugnahme auf eine in Fig. 9 gezeigte
Ablaufdarstellung beschrieben.
Beim Schließen eines nicht dargestellten
Stromversorgungsschalters der Zylinderschleifvorrichtung
wird der Arbeitstisch-Antriebsmotor (16) mit Strom
versorgt, um den Arbeitstisch (11) zu bewegen, bis die
Berührungssensoranordnung (70) in eine Position gebracht
wird, die der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40)
gegenüberliegt Stufe (P1). anschließend wird der
Servomotor (73) eingeschaltet, um die
Berührungssensoranordnung (70) anzutreiben, um den
Halterahmen (72) auszufahren, damit der Berührungssensor
(71) in eine Position rechtwinklig zur Achse des
Werkstückes (W) gelangt Stufe (P2).
Der Schleifrad-Antriebsmotor (23) wird angetrieben, bis
der Berührungssensor (71) in Anlage zum Werkstück (W)
gelangt und schiebt den Schleifrad-Haltetisch (18) vor.
Bei Kontakt wird der Motor (23) in der Stufe (P3)
angehalten. Anschließend wird in der Stufe (P4) der
Schleifrad-Antriebsmotor (23) eingeschaltet, um den
Schleifrad-Haltetisch (18) zurückzuziehen, bis der
Berührungssensor (71) sich vom Werkstück (W) löst. Nach
dem Lösen wird der Schleifrad-Antriebsmotor (23)
unverzüglich in der Stufe (P4) angehalten. Anschließend
wird in der Stufe (P5) der horizontale Schaltmotor (45)
der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) betätigt
und schiebt das horizontale Anlageelement (41a) vor.
Nachdem die Anlageelemente (41a, 41b) gegen das
zylindrische Werkstück (W) anliegen, wird bei einer
Durchbiegung des Werkstückes die Durchbiegung vom
Berührungssensor (71) erfaßt. Insbesondere wird in der
Stufe (P6) entschieden, ob der Berührungssensor (71) (der
normalerweise nicht in Anlage am Werkstück steht), am
Werkstück (W) zur Anlage gekommen ist. Biegt sich das
Werkstück (W) durch und legt sich gegen den
Berührungssensor (71), so wird in der Stufe (P7) die
Bewegung des horizontalen Anlageelementes (41a)
unverzüglich angehalten. Anschließend wird in der Stufe
(P8) der Servomotor (73) des Berührungssensors (70)
betätigt, um den Berührungssensor (71) vom Werkstück (W)
zurückzuziehen.
Nachdem das horizontale Anlageelement in einem optimalen
Zustand in Anlage gegen den Außenumfang des Werkstückes
(W) gelangt ist, wie vorausgehend beschrieben wurde, und
anschließend das Schleifrad (19) in Drehung versetzt
wird, wird der Schleifvorgang in der Stufe (P9) begonnen.
Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, da die
Anlagekraft des Anlageelementes (41a) im wesentlichen auf
Null verringert werden kann, das horizontale Anlageelement
(41a) der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) zu
veranlassen, den Außenumfang des Werkstückes (W) bei
optimalem Zustand zu erfassen, so daß es möglich ist,
kleine Schwingungen des Werkstückes (W) während eines
Schleifvorganges zu verhindern.
Diese abgeänderte Ausführungsform ist besonders zum
Schleifen eines zylindrischen Werkstückes wirksam, das
einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser und große
Länge aufweist.
Da es wie vorstehend beschrieben, mit der
erfindungsgemäßen Steuervorrichtung möglich ist, ein
Korrekturschleifen derart durchzuführen, daß sich der
Durchmesser des geschliffenen Werkstückes in einem
zulässigen Bereich befindet, kann ein höchst genauer
Schleifvorgang erhalten werden.
Da ferner die Anlageelemente der
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung mit konstantem
Druck gegen das Werkstück gedrückt werden, kann die
Erzeugung von Schwingungen während des Schleifvorganges
verhindert werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es erfindungsgemäß
möglich, ein schlankes, zylindrisches Werkstück genau zu
schleifen.
Claims (5)
1. Verfahren zur Steuerung einer
Zylinderschleifmaschine, die einen
Schleifrad-Haltetisch (18) umfaßt, der drehbar ein
Schleifrad (19) zum Schleifen eines zylindrischen
Werkstückes (W) aufnimmt, eine Einrichtung (23) zum
Vorschub des Schleifrad-Haltetisches in einer
senkrecht zu einer Achse des zylindrischen Werkstückes
liegenden Richtung, und eine Einrichtung zur
Relativbewegung des zylindrischen Werkstückes und des
Schleifrades in ihren axialen Richtungen, sowie eine
Werkstückdurchmesser-Meßvorrichtung (30), dadurch
gekennzeichnet, daß das Verfahren
folgende Schritte umfaßt:
Messung eines Durchmessers des zylindrischen Werkstückes (W);
Berechnung der Durchmesser des Werkstückes an jeweiligen Positionen längs einer Achse des Werkstückes im Einklang mit Positionssignalen an den jeweiligen Positionen längs der Achse des Werkstückes und mit einem Durchmessersignal aus der Durchmesser-Meßvorrichtung (30);
Steuerung einer Vorschubgröße des Schleifrad-Haltetisches (18) in solcher Weise, daß Durchmesserfehler des Werkstückes an den jeweiligen Positionen geringer als ein zulässiger Wert bleiben;
Unterdrückung der Durchbiegung des Werkstückes, und
Einstellung einer Andruckkraft, die am zylindrischen Werkstück durch eine Werkstückerfassungsvorrichtung ausgeübt wird.
Messung eines Durchmessers des zylindrischen Werkstückes (W);
Berechnung der Durchmesser des Werkstückes an jeweiligen Positionen längs einer Achse des Werkstückes im Einklang mit Positionssignalen an den jeweiligen Positionen längs der Achse des Werkstückes und mit einem Durchmessersignal aus der Durchmesser-Meßvorrichtung (30);
Steuerung einer Vorschubgröße des Schleifrad-Haltetisches (18) in solcher Weise, daß Durchmesserfehler des Werkstückes an den jeweiligen Positionen geringer als ein zulässiger Wert bleiben;
Unterdrückung der Durchbiegung des Werkstückes, und
Einstellung einer Andruckkraft, die am zylindrischen Werkstück durch eine Werkstückerfassungsvorrichtung ausgeübt wird.
2. Verfahren zur Steuerung einer
Zylinderschleifmaschine, die einen
Schleifrad-Haltetisch (18) umfaßt, der drehbar ein Schleifrad (19) zum Schleifen eines zylindrischen Werkstückes (W) aufnimmt, eine Einrichtung (23) zur Zuführung des Schleifrad-Haltetisches in einer senkrecht zu einer Achse des zylindrischen Werkstückes verlaufenden Richtung, und eine
Einrichtung zur Relativbewegung des zylindrischen Werkstückes und des Schleifrades in ihren Axialrichtungen, mit einer
Werkstückdurchmesser-Meßvorrichtung, die einen Berührungssensor aufweist, der die Anlage der Werkstückdurchmesser-Meßvorrichtung gegen einen Umfang des zylindrischen Werkstückes erfassen kann, und mit einer
Werkstückdurchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40), die Anlageelemente (41a, 41b) umfaßt, die den Umfang des zylindrischen Werkstückes erfassen können, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Bewegen des Schleifrad-Haltetisches (18) in eine Position, an welcher der Berührungssensor den Umfang des zylindrischen Werkstückes erfaßt;
Vorschieben des Berührungssensors gegen den Umfang;
Vorschieben des Schleifrad-Haltetisches, bis der Berührungssensor in Anlage mit dem Werkstück ist;
Zurückziehen des Schleifrad-Haltetisches zum Lösen des Berührungssensors vom Werkstück;
Vorschieben der Anlageelemente (41a, 41b) der Werkstückdurchbiegung-Unterdrückungseinrichtung (40), um die Anlageelemente zu veranlassen, das Werkstück abzustützen;
Beurteilung, ob der Berührungssensor in Anlage getreten oder nicht getreten ist;
Anhalten des Vorschubs der Anlageelemente der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40);
Zurückziehen der Berührungssensoren; und
Beginn eines Schleifvorganges.
Schleifrad-Haltetisch (18) umfaßt, der drehbar ein Schleifrad (19) zum Schleifen eines zylindrischen Werkstückes (W) aufnimmt, eine Einrichtung (23) zur Zuführung des Schleifrad-Haltetisches in einer senkrecht zu einer Achse des zylindrischen Werkstückes verlaufenden Richtung, und eine
Einrichtung zur Relativbewegung des zylindrischen Werkstückes und des Schleifrades in ihren Axialrichtungen, mit einer
Werkstückdurchmesser-Meßvorrichtung, die einen Berührungssensor aufweist, der die Anlage der Werkstückdurchmesser-Meßvorrichtung gegen einen Umfang des zylindrischen Werkstückes erfassen kann, und mit einer
Werkstückdurchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40), die Anlageelemente (41a, 41b) umfaßt, die den Umfang des zylindrischen Werkstückes erfassen können, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Bewegen des Schleifrad-Haltetisches (18) in eine Position, an welcher der Berührungssensor den Umfang des zylindrischen Werkstückes erfaßt;
Vorschieben des Berührungssensors gegen den Umfang;
Vorschieben des Schleifrad-Haltetisches, bis der Berührungssensor in Anlage mit dem Werkstück ist;
Zurückziehen des Schleifrad-Haltetisches zum Lösen des Berührungssensors vom Werkstück;
Vorschieben der Anlageelemente (41a, 41b) der Werkstückdurchbiegung-Unterdrückungseinrichtung (40), um die Anlageelemente zu veranlassen, das Werkstück abzustützen;
Beurteilung, ob der Berührungssensor in Anlage getreten oder nicht getreten ist;
Anhalten des Vorschubs der Anlageelemente der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40);
Zurückziehen der Berührungssensoren; und
Beginn eines Schleifvorganges.
3. Steuervorrichtung für eine Zylinderschleifmaschine,
mit einem Schleifrad-Haltetisch (18), der drehbar ein
Schleifrad (18) zum Schleifen eines zylindrischen
Werkstückes aufnimmt;
eine Vorrichtung zum Vorschub des Schleifrad-Haltetisches (18) in einer zur Achse des zylindrischen Werkstückes (W) senkrechten Richtung; und
eine Vorrichtung (16) zur Relativbewegung des zylindrischen Werkstückes und des Schleifrades in ihren axialen Richtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung umfaßt:
eine Vorrichtung (30) zum Messen eines Durchmessers des zylindrischen Werkstückes;
ferner die Vorrichtung (16) zur Relativbewegung des zylindrischen Werkstückes und des Schleifrades eine Vorrichtung (64) umfaßt, die mit der Schleifradvorschubvorrichtung (23) verbunden ist, sowie mit der Durchmesser-Meßvorrichtung (30) zur Berechnung von Durchmessern des Werkstückes an jeweiligen Positionen längs der Werkstückachse in Einklang mit Positionssignalen, die von der Vorrichtung (16) zur Relativbewegung an jeweiligen axialen Positionen des Werkstückes ausgegeben werden, sowie einem Durchmessersignal, das von der Durchmesser-Meßvorrichtung ausgegeben wird;
ein Steuergerät (64; 83) zur Steuerung der Vorrichtung (16) zur Relativbewegung und einer Vorschubgröße des Schleifrad-Haltetisches (18) in solcher Weise, daß Durchmesserfehler des Werkstückes an den jeweiligen Positionen geringer als ein zulässiger Wert sind;
eine Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40), die an einer Seite angebracht ist, die dem Schleifrad-Haltetisch (18) gegenüberliegt und Anlageelemente (41a, 41b) umfaßt, die das zylindrische Werkstück an seinen beiden Seiten umfassen;
eine Steuereinheit (67; 82), die mit der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) verbunden ist, um eine Anlagekraft der Anlagevorrichtung einzustellen.
eine Vorrichtung zum Vorschub des Schleifrad-Haltetisches (18) in einer zur Achse des zylindrischen Werkstückes (W) senkrechten Richtung; und
eine Vorrichtung (16) zur Relativbewegung des zylindrischen Werkstückes und des Schleifrades in ihren axialen Richtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung umfaßt:
eine Vorrichtung (30) zum Messen eines Durchmessers des zylindrischen Werkstückes;
ferner die Vorrichtung (16) zur Relativbewegung des zylindrischen Werkstückes und des Schleifrades eine Vorrichtung (64) umfaßt, die mit der Schleifradvorschubvorrichtung (23) verbunden ist, sowie mit der Durchmesser-Meßvorrichtung (30) zur Berechnung von Durchmessern des Werkstückes an jeweiligen Positionen längs der Werkstückachse in Einklang mit Positionssignalen, die von der Vorrichtung (16) zur Relativbewegung an jeweiligen axialen Positionen des Werkstückes ausgegeben werden, sowie einem Durchmessersignal, das von der Durchmesser-Meßvorrichtung ausgegeben wird;
ein Steuergerät (64; 83) zur Steuerung der Vorrichtung (16) zur Relativbewegung und einer Vorschubgröße des Schleifrad-Haltetisches (18) in solcher Weise, daß Durchmesserfehler des Werkstückes an den jeweiligen Positionen geringer als ein zulässiger Wert sind;
eine Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40), die an einer Seite angebracht ist, die dem Schleifrad-Haltetisch (18) gegenüberliegt und Anlageelemente (41a, 41b) umfaßt, die das zylindrische Werkstück an seinen beiden Seiten umfassen;
eine Steuereinheit (67; 82), die mit der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) verbunden ist, um eine Anlagekraft der Anlagevorrichtung einzustellen.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Anlagevorrichtung eine Anzahl axial in Abstand
liegender Anlageelemente (41a, 41b) umfaßt, die
durch die Steuereinheit betätigt werden.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, ferner
gekennzeichnet durch einen
Berührungssensor (70), der durch eine
Berührungssensor-Steuereinheit (81) für die Berührung
des Werkstückes gesteuert wird, und eine mit der
Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) und dem
Berührungssensor (70) verbundene Vorrichtung (83) zur
Betätigung der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung
im Einklang mit einem vom Berührungssensor
abgegebenen elektrischen Signal.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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